葡萄果渣变身真菌生物质:平菇栽培助力农业废弃物可持续管理的创新探索

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Chemical and Biological Technologies in Agriculture 5.2

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  为解决葡萄果渣(GP)处置问题,研究人员探究其用于平菇栽培的可行性,发现 GP 可提高产量和质量,意义重大。

  葡萄,这种深受大众喜爱的水果,不仅能直接食用,还能用来酿造美味的葡萄酒。然而,在葡萄酒酿造过程中,会产生大量的葡萄果渣(GP)。这些果渣主要由葡萄皮、果肉、种子和果梗组成,通常被当作废弃物处理。但实际上,GP 中富含纤维、脂质、糖类、蛋白质以及酚类化合物等多种成分,若直接丢弃,不仅会造成资源浪费,还可能因其中的酸性物质、植物毒性和抗菌化合物,引发环境污染问题。与此同时,全球蘑菇产业发展迅速,对栽培基质的需求也在不断增加。传统的平菇(Pleurotus)栽培多以小麦秸秆(WS)为基质,寻找更优质、可持续的替代基质成为行业发展的关键。在此背景下,开展利用 GP 进行平菇栽培的研究显得尤为重要。
来自意大利博洛尼亚大学农业与食品科学系等机构的研究人员,针对上述问题展开了深入研究。他们将研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上。该研究旨在评估废弃 GP 单独或与沼气厂的厌氧消化液(CD)混合,作为不同平菇品种栽培替代基质的潜力。
研究人员采用了多种技术方法。首先是对基质进行元素分析,测定碳、氮等元素含量以及金属成分;其次进行脂质提取和分析,确定脂质的种类和脂肪酸组成;还对总酚和酚酸成分进行测定;同时运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和表面增强拉曼散射光谱(SERS)技术,对 GP、废弃基质和蘑菇进行表征分析;最后通过栽培实验,对比不同基质上平菇的生长情况。
研究结果主要包括以下几方面:
  1. 基质分析:GP 的碳(约 46%)和氮(2.5%)含量较高,C/N 比为 18,较为适宜平菇生长。与传统基质相比,GP 和 CD 中的磷、硫等常量营养素含量更高。但 GP 呈酸性(pH 约 4),CD 呈碱性(pH>8),WS 接近中性。GP 的脂质主要由部分甘油酯和游离脂肪酸组成,亚油酸含量超 62%。其总酚含量为 3351mg GAE/100g,且约 68% 的酚酸以结合态存在。
  2. 蘑菇产量:几乎在所有试验中,含 GP 的基质都比传统基质 WS 更能提高蘑菇产量。其中,GP - CD 混合物对平菇生长最为有利,可能是因为其 pH 值和营养成分达到了平衡。此外,含 GP 的基质能缩短平菇的定植期和采收期。不过,由于 GP 和 CD 的干重较大,导致其生物效率(BE)低于 WS。
  3. 定性分析:FTIR 分析显示,不同基质上生长的蘑菇子实体光谱相似,但在一些特征峰的相对强度上存在差异,这可能与蛋白质和多糖含量的变化有关。SERS 分析则检测到蘑菇中含有麦角硫因(EGT)等化合物,且不同基质上生长的蘑菇 SERS 光谱存在明显差异,这可能与基质的 pH 值、多酚化合物的吸收以及真菌黑色素的合成有关。
研究结论和讨论部分指出,GP 具有作为平菇栽培有效且可持续基质的潜力。其丰富的化学组成,包括高含量的纤维、蛋白质、脂质、酚类化合物,适宜的碳氮含量、C/N 比和 pH 值,为蘑菇生长提供了良好的环境。GP 与 CD 的混合物能提供更优的 pH 值和营养平衡,促进菌丝定植和子实体形成。该研究成果符合可持续农业和循环经济的原则,为 GP 废弃物管理提供了环保解决方案,不仅减少了环境影响,还提升了这种农业副产品的经济价值。同时,FTIR 和 SERS 光谱分析表明,使用这些基质栽培的蘑菇质量稳定且有所提升,支持了其用于商业蘑菇生产的可行性。
未来研究可进一步探索利用 GP 和其他农业工业废弃物,栽培更多种类的蘑菇,包括食用和药用品种,以增强真菌生物转化系统的多样性和功能性。此外,利用 FTIR 和 SERS 等光谱技术开发综合光谱数据库,有助于提高基质评估和蘑菇质量检测水平,推动精准真菌栽培技术的发展。这项研究为提高蘑菇栽培效率和可持续性,开辟了一条创新的农业废弃物再利用之路。
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